主要内容

不連続伝導モドのプッシュプル降圧コンバタ

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この例では，プッシュプル降圧コンバ，タ，の出力電圧を制御する方法を説明します。インダクターを流れる電流は,MOSFETのスイッチオフサイクル中にゼロに達するため,この直流-直流コンバーターは不連続伝導モード(DCM)で動作します。この伝導モ，ドは，主に低電力の用途で使用されます。入力直流電圧を定格出力電圧に変換して維持するために,PI控制器サブシステムでは単純な積分制御を使用します。起動時に，基準電圧が目的の出力電圧まで上昇します。

コンバ，タ，は次の場合にのみDCMで動作します。

  • $K < K_{critical}$

ここで，

  • $K = 2 * L/(R * Tsw)$

  • $K_{critical} = 1 - D$

  • L美元はフィルタのンダクタンス。

  • R美元は負荷抵抗。

  • T_ {sw}识别美元は各mosfetのス电子管ッチング周期。まり，f {sw} $ $がス电子邮箱ッチング周波数として，$T_{sw} = 0.5/f_{sw}$。

  • $ D $は，各mosfetのゲ，トに対するPWM入力のデュ，ティ比。まり，T_{}上识别美元がmosfetのオン時間として，$D = T_{on}/T_{sw}$。

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open_system (“ee_push_pull_converter_dcm.slx”）;

設計パラメ，タ，の指定

システムは，100wの所要電力で80vの出力電圧を生成し，維持する必要があります。入力電圧は400 Vで,変圧器の巻数比は2です。負荷には定抵抗負荷が含まれまee_push_pull_converter_dcm_dataす。”。m'スクリプトは，設計パラメタをMATLAB®ワクスペスの変数として定義します。

Input_Voltage = 400;%推拉变换器输入电压[V]输出电压= 80;%推挽变换器期望输出电压[V]输出功率= 1000;%满载输出功率[W]fsw_Hz = 40000;MOSFET开关频率[Hz]Primary_winding = 200;初次绕组匝数%Secondary_winding = 100;次绕组匝数%TR = primary /secondary_winding;匝数比Kp = 0.01;PI控制器的%比例增益Ki = 20;PI控制器的积分增益%del_V = 1;%峰值输出电压纹波占输出电压的百分比K = 0.3;表示给出输出电压比和占空比之间关系的轨迹。Ts = 1e-7;%求解器的采样时间

不連続伝導モ，ドと連続伝導モ，ドの動作境界

Kおよびデューティ比によって規定される制約に基づいて,動作モードは不連続伝導モード(DCM)と連続伝導モード(CCM)の間で切り替わります。CCMとDCMの出力電圧比は次のようになります。

  • 連続伝導モ，ド

  • $V_{output}/V_{input} = D$

  • 不連続伝導モ，ド

  • 美元V_{输出}/ V_{输入}= 2 / (1 + \ sqrt {1 + 4 * K / D ^ 2})美元

DCMに対応する開ル，プデュ，ティ比の計算

出力電圧比とデューティ比間のプロットを生成することによって,異なるKの値について動作モードを可視化できます。このプロットから,選択した特定のKの値に対する設計パラメーターで指定される,出力電圧比の達成に必要な対応するデューティ比を見つけます。

图;D_range = 0:0.001:1;Voltage_ratio = 0(长度(D_range));为K_crit =1 -D_range(i);如果K < K_crit Voltage_ratio (i) = 2 /(1 +√(1 + 4 * K / D_range(我)^ 2));其他的Voltage_ratio(i) = D_range(i);结束结束VR = Output_Voltage/(Input_Voltage/TR);Duty =√(4*K/((2/VR-1)^2-1));持有在；情节(Voltage_ratio D_range);持有在；情节(VR,责任,‘*’）;ylabel (的工作周期）;包含(“输出输入电压比”）;标题(“不连续模式工作区域”）;所需的开环占空比大约为%图。

定負荷抵抗の決定

I_average =输出功率/输出电压;通过负载的平均电流%R_const =输出电压/I_average;

フィルタンダクタンスの決定

DCMに必要なインダクタンスを推定するには,K,抵抗,スイッチング期間の間にある次の関係を使用します。

L_min = (K*R_const)/(2*2*fsw_Hz);

推定されたesc escンダクタンス値がDCM動作をもたらすことを確認します。この値がCCM動作をもたらす場合は，kに別の値を選択して再計算します。DCM動作をもたらす▪▪▪ンダクタンス値が見▪▪▪かるまでこれを繰り返します。

フィルタ，の静電容量の選択

静電容量と出力電圧リップルの関係は次のようになります。

C_min =(2 -(责任/ (Output_Voltage / (Input_Voltage / TR)))) ^ 2 / (4 * R_const * 2 * fsw_Hz * del_V * 0.01);

電圧リップルに対する静電容量のプロット

プロットを生成し,出力電圧リップルの制限に必要な静電容量が設計パラメーターによって異なることを確認します。この例では,出力電圧リップル1%の位置にあるマーカーは8.157 e-06 Fの静電容量に対応しています。

del_V_range = 0.5:0.1:5;C_range =(2 -(责任/ (Output_Voltage / (Input_Voltage / TR)))) ^ 2. / (4 * R_const * 2 * fsw_Hz * del_V_range * 0.01);图;持有在；情节(del_V_range C_range);持有在；情节(del_V C_min,‘*’）;包含(“电压纹波(%)”）;ylabel (“电容(F)”）;标题(“电容Vs电压纹波”）;

シミュレ，ションの実行

sim卡(“ee_push_pull_converter_dcm.slx”）;

シミュレ，ション結果の表示

シミュレーション中またはシミュレーション後に結果の概要を表示するには,范围サブシステムから电路范围ブロックを開くか,MATLABコマンドプロンプトで次のように入力します。

open_system (“ee_push_pull_converter_dcm /范围/电路范围”）;

シミュレーション中またはシミュレーション後に制御と誤差のデータを表示するには,范围サブシステムからPI控制器范围ブロックを開くか,次のように入力します。

open_system ('ee_push_pull_converter_dcm/Scopes/PI Controller Scope'）;

シミュレーション後にSimscape™結果エクスプローラーを使用してログに記録されたSimscapeデータを表示するには,次のように入力します。

sscexplore (simlog_ee_push_pull_converter_dcm);％